(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質相としてＷＣ粒子を、結合相としてＣｏをそれぞれ含み、かつＣｏ３Ｗ３Ｃ、Ｃｏ６Ｗ６Ｃ、Ｃｏ２Ｗ４ＣおよびＣｏ３Ｗ９Ｃから選ばれる少なくとも１種のコバルトタングステン炭化物粒子を含有する超硬合金製小径棒状体であって、Ｃｕｋα線を用いたＸ線回折測定における前記Ｃｏ３Ｗ３Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、前記Ｃｏ６Ｗ６Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、前記Ｃｏ２Ｗ４Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークおよび前記Ｃｏ３Ｗ９Ｃの（３０１）のピークのうち最大のピーク強度をＩ１とし、ＷＣの（００１）のピーク強度をＩ２としたとき、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足するとともに、焼結後における前記ＷＣ粒子の平均粒径が０．２３μｍ以下であり、かつ前記ＷＣ粒子が、前記平均粒径よりも粒径が大きい粗大ＷＣ粒子と、前記平均粒径よりも粒径が小さい微小ＷＣ粒子とからなり、さらに前記粗大ＷＣ粒子は前記コバルトタングステン炭化物粒子の周りを取り囲んで、実質的に前記結合相が存在しない粗大粒子群を構成し、前記微小ＷＣ粒子は前記粗大粒子群間に前記結合相と共に存在することを特徴とする超硬合金製小径棒状体。
【請求項２】
請求項１記載の超硬合金製小径棒状体からなることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
請求項１記載の超硬合金製小径棒状体からなることを特徴とするミニチュアドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬合金製小径棒状体および切削工具ならびにミニチュアドリルに関し、特に、小径エンドミル、小径ドリル、小径パンチなどの切削工具やミニチュアドリルに関す
る。
【背景技術】
【０００２】
炭化タングステン（ＷＣ）／コバルト（Ｃｏ）系超硬合金は耐磨耗性、高温強度および高弾性率に優れているという理由から、金属の切削加工やプリント基板加工用として用いられており、特に、ＷＣ粒子を主体として、チタン、ニオブ、ジルコニウム、クロム、バナジウム、およびタンタル等のいわゆるβ相（β金属炭化物）を添加し、かつ結合相としてコバルトを含有せしめた超硬合金が広く用いられている。
【０００３】
上述のＷＣ／Ｃｏ系超硬合金では、結合金属であるＣｏ相の量と、ＷＣ粒子の粒度、そして、ＷＣ粒子間の距離によって機械的な特性が影響を受けるようになり、一般的に、ＷＣ粒子が微細であるほど機械的特性、特に強度が大きくなる。これに伴い、ＷＣ／Ｃｏ系の超硬合金製造時には、粒子成長抑制のために炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、炭化タンタル（ＴａＣ）、および炭化ニオブ（ＮｂＣ)のうち少なくとも１種が粒子成長抑制剤として添加されている。
【０００４】
一方、ＷＣ／Ｃｏ系超硬合金において、合金中の炭素量は、合金全体の特性を大きく左右する要因であることから、製造上細かな制御が行われている。一般に、この炭素量は、各金属元素の炭化物としての化学量論組成になる量で添加され、その炭素量が多い場合、合金中には遊離炭素が析出し、逆に炭素量が少ない場合には、合金中に炭素が少ないコバルトタングステン炭化物、Ｃｏ３Ｗ３Ｃ、Ｃｏ６Ｗ６Ｃ、Ｃｏ２Ｗ４Ｃ、Ｃｏ３Ｗ９Ｃ４（以下、η相と総称する場合がある）が析出する。通常、合金の特性の面から、上述したような遊離炭素またはη相を含まない、いわゆる健全合金が一般的に使用されている。これは、遊離炭素やη相が破壊の起源となり易く、超硬合金の切削特性を低下させると考えられてきたためである。
【０００５】
これに対して、Ｃｏ３Ｗ３Ｃの析出を積極的に促進させ、これによりステンレス等の難切削性被削材の切削時の耐摩耗性を向上させた超硬合金が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、η相を微量に析出して分散させることによって、耐摩耗性と耐欠損性を向上させた超硬合金が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、ミニチュアドリル用の超硬合金材料としては、特許文献３、４に記載されるようなものが知られている。
【特許文献１】特公昭６３−２７４２１号公報
【特許文献２】特開平６−６５６７１号公報
【特許文献３】特開平５−１１７７９９号公報
【特許文献４】特開２００４−１９０１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の超硬合金では、高硬度で低強度のη相の割合が多いため、硬度は高いものの、強度が小さくなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２記載の超硬合金では、微量のη相を析出させることにより硬度を向上させ耐摩耗性を向上させているものの、健全合金に比べて３０％程度も強度が低いという問題があった。これは、特許文献２記載の超硬合金では、η相は微量な場合があるものの、ＷＣ粒子の粒径が大きいため、強度が低下しているものと考えられる。
【０００９】
また、特許文献１、２記載の超硬合金では、ＷＣ粒子の粒径が大きいため、プリント基板加工用等の極小径ドリルなどにそのまま使用することができなかった。
【００１０】
さらに、特許文献３、４に示されるように、近年ではミニチュアドリルの開発が進んでおり、ミニチュアドリルの小径化が進み、近年では、直径３００μｍ以下、さらには１００μｍ以下にまで進んでおり、これに伴いミニチュアドリル用の超硬合金のＷＣ粒子も０．５μｍ以下、さらには０．３μｍ以下と微粒になってきている。このようなミニチュアドリルの硬度や強度を向上させるためには、微量のη相を分散析出させることが考えられるが、ＷＣ粒子の微粒化に伴い、ＷＣ粒子の粒径を超えるη相粒子が存在するようになり、強度が低いη相粒子を起点として、ミニチュアドリルが折損し易くなるという問題があった。
【００１１】
即ち、ＷＣ粒子が大きい場合には、η相粒子が存在していたとしても、η相粒子がＷＣ粒子よりも大きくなることはあまりなかったので、ミニチュアドリルの特性にそれ程影響を与えなかったが、ミニチュアドリルの小径化が進み、ＷＣ粒子が０．３μｍ以下と微粒になってくると、ＷＣ粒子の粒径を超えるη相粒子が存在するようになり、強度が低いη相粒子を起点として、ミニチュアドリルが折損し易くなるという問題があった。
【００１２】
本発明は、高強度と高硬度を有し、かつ折損を抑制できる超硬合金製小径棒状体および切削工具ならびにミニチュアドリルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、上記課題について検討を重ねた結果、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足するとともに、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金におけるＷＣの平均粒径を０．２３μｍ以下とし、コバルトタングステン炭化物粒子とその周りを粗大粒子で取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大ＷＣ粒子からなる粗大粒子群を複数存在せしめ、該粗大粒子群間に、前記平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子と結合相とを存在せしめることにより、優れた機械的強度と高硬度を有し、かつ折損を抑制できる超硬合金製小径棒状体が得られることを知見し、本発明に至った。
【００１４】
即ち、本発明の超硬合金製小径棒状体は、硬質相としてＷＣ粒子を、結合相としてＣｏをそれぞれ含み、かつＣｏ３Ｗ３Ｃ、Ｃｏ６Ｗ６Ｃ、Ｃｏ２Ｗ４ＣおよびＣｏ３Ｗ９Ｃから選ばれる少なくとも１種のコバルトタングステン炭化物粒子を含有する超硬合金製小径棒状体であって、Ｃｕｋα線を用いたＸ線回折測定における前記Ｃｏ３Ｗ３Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、前記Ｃｏ６Ｗ６Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、前記Ｃｏ２Ｗ４Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークおよび前記Ｃｏ３Ｗ９Ｃの（３０１）のピークのうち最大のピーク強度をＩ１とし、ＷＣの（００１）のピーク強度をＩ２としたとき、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足するとともに、焼結後における前記ＷＣ粒子の平均粒径が０．２３μｍ以下であり、かつ前記ＷＣ粒子が、前記平均粒径よりも粒径が大きい粗大ＷＣ粒子と、前記平均粒径よりも粒径が小さい微小ＷＣ粒子とからなり、前記ＷＣ粒子の平均粒径が０．２３μｍ以下であり、さらに前記粗大ＷＣ粒子は前記コバルトタングステン炭化物粒子の周りを取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大粒子群を構成し、前記微小ＷＣ粒子は前記粗大粒子群間に前記結合相と共に存在することを特徴とする。
【００１５】
このような超硬合金製小径棒状体では、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足するとともに、ＷＣ粒子の平均粒径を０．２３μｍ以下に微粒化させ、コバルトタングステン炭化物粒子とその周りを粗大粒子で取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大ＷＣ粒子からなる複数の粗大粒子群間に、前記平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子を存在せしめたので、高強度と高硬度を有し、かつ折損を抑制できる。
【００１６】
即ち、ＷＣ粒子の平均粒径を０．２３μｍ以下とすることにより、主に合金の強度を向上でき、また、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足させ、高硬度なη相を結合相中に微量存在させることにより、主に結合相を高硬度化する機能を有し、これにより耐摩耗性を向上することができる。さらに、コバルトタングステン炭化物粒子とその周りを粗大粒子で取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大ＷＣ粒子からなる複数の粗大粒子群間に、前記平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子を存在せしめることにより、粗大粒子群があたかも１個の硬質相粒子として機能し、大きな硬質相粒子を有する超硬合金を構成することができ、硬度を向上できる。さらに、あたかも１個の硬質相粒子として機能する粗大粒子群は、その間に、前記平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子が存在しているため、この微小ＷＣ粒子により、さらに硬度を向上できる。また、あたかも１個の硬質相粒子として機能する粗大粒子群によりクラックの進展を抑制できるという効果もある。
【００１７】
さらに、コバルトタングステン炭化物粒子がある程度大きくなったとしても、コバルトタングステン炭化物粒子を粗大ＷＣ粒子が取り囲んでいるため、コバルトタングステン炭化物粒子を起点とする折損を抑制できる。また、コバルトタングステン炭化物粒子を粗大ＷＣ粒子が取り囲んでいるため、コバルトタングステン炭化物粒子の脱粒を抑制でき、耐摩耗性を向上できる。
【００１８】
原料粉末として、粗大なＷＣ粉末を用い、大きな超硬合金製品を作製することは可能であるが、本願発明の構成を満たす超硬合金でなければ、小径棒状体を作製することは困難である。本願発明では、微小なＷＣ粉末を用いて、あたかも１個の硬質相粒子として機能する粗大粒子群を有していることにより、小径棒状体を作製でき、大きな粒子で製品を作製したのと同様の効果を得ることができる。
【００１９】
本発明の切削工具は、上記超硬合金製小径棒状体からなることを特徴とする。これにより、強度および硬度に優れ、折損を抑制できる切削工具を得ることができる。
【００２０】
本発明のミニチュアドリルは、上記超硬合金製小径棒状体からなることを特徴とする。これにより、強度および硬度に優れ、折損を抑制できるミニチュアドリルを得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の超硬合金製小径棒状体では、ＷＣ粒子の平均粒径を０．２３μｍ以下とすることにより、主に合金の強度を向上でき、また、０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足させ、高硬度なη相を結合相中に微量存在させることにより、主に結合相を高硬度化する機能を有し、これにより耐摩耗性を向上することができる。さらに、コバルトタングステン炭化物粒子とその周りを粗大粒子で取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大ＷＣ粒子からなる複数の粗大粒子群間に、平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子を存在せしめることにより、粗大粒子群があたかも１個の硬質相粒子として機能し、大きな硬質相粒子で超硬合金を構成することができ、硬度を向上できる。さらに、あたかも１個の硬質相粒子として機能する粗大粒子群は、間に、平均粒径よりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子からなる微小粒子群が存在しているため、この微小粒子群により、さらに硬度を向上できる。
【００２２】
さらに、コバルトタングステン炭化物粒子がある程度大きくなったとしても、コバルトタングステン炭化物粒子を粗大ＷＣ粒子が取り囲んでいるため、コバルトタングステン炭化物粒子を起点とする折損を抑制できる。
【００２３】
このような超硬合金製小径棒状体を切削工具、ミニチュアドリルに用いることにより、強度および硬度に優れ、折損を抑制でき、切削性能を向上できるとともに、長寿命を達成できる切削工具並びに、例えばプリント配線基板加工に優れたミニチュアドリルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を詳述する。本発明の超硬合金製小径棒状体は、図１に示すように、硬質相３と結合相５で構成されており、硬質相３はＷＣからなり、結合相５はＣｏを主成分とするもので、Ｃｏは全量中に５〜１５質量％の割合で含有されている。
【００２５】
また、結合相５の強化の点で、超硬合金中に含有されるバナジウムを炭化物（ＶＣ）換算で０．１〜１．５質量％、クロムを炭化物（Ｃｒ３Ｃ２）換算で０．１〜２．５質量％含有することが望ましい。
【００２６】
これらのバナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）はＷＣとＣｏとの界面における中間体として機能し、ＷＣとＣｏとの結合を強固にできるという作用を有する。また、バナジウム、クロムは、ＷＣおよびＣｏに対して粒成長抑制剤としての機能も備えている。これらの粒成長抑制剤は、結合相５中のＣｏに固溶している。
【００２７】
尚、図１は、超硬合金製小径棒状体の断面の３００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。硬質相であるＷＣ粒子の平均粒径は０．２３μｍ以下であり、特に高強度化という観点から、０．２μｍ以下であることが望ましい。ＷＣ粒子の平均粒径は、原料粉末の混合が可能という点から、０．１μｍ以上であることが望ましい。ＷＣ粒子は三角柱状であり、見る角度によって三角形や四角形に見える。このようなＷＣ粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真においてＷＣ粒子の占める面積を測定して平均値を算出し、ＷＣ粒子が球状と仮定したときの直径に換算して、平均粒径を得ることができる。ＷＣ粒子の占める面積は、例えば、画像ソフト（日本ローパー：ImagePro Plus)により測定できる。
【００２８】
そして、本発明の超硬合金製小径棒状体は、図１に示したように、上記の硬質相３、結合相５以外にη相７が存在することが大きな特徴である。η相７としては、Ｃｏ３Ｗ３Ｃ、Ｃｏ６Ｗ６Ｃ、Ｃｏ２Ｗ４ＣおよびＣｏ３Ｗ９Ｃから選ばれるコバルトタングステン炭化物がある。これらのη相７のＸ線回折パターン（Ｃｕｋα線）における最大ピークは、Ｃｏ３Ｗ３Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ６Ｗ６Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ２Ｗ４Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークおよびＣｏ３Ｗ９Ｃの（３０１）のピークであるが、本発明によれば、これらのη相７のピークの内、最も強度の大きいピーク高さをＩ１、ＷＣの最大ピークであるＷＣの（００１）のピーク高さをＩ２とした時、Ｉ１／Ｉ２で表わされるピーク強度比が０より大きく、０．０５以下とされている。図２に、Ｘ線回折パターンを示す。尚、図２において、２θ＝４０°付近と、４２．５°付近にη相のピークが現れており、この場合のＩ１／Ｉ２は、０．０３とされている。
【００２９】
ピーク強度比Ｉ１／Ｉ２を０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５に設定したのは、η相を微量に合金中に存在させることにより、主に結合相の高硬度化を達成できる。一方、この強度比が０であると合金中にη相の析出がなく、結合相の高硬度化に伴う合金の高硬度化を達成できず、耐摩耗性が低下して工具摩耗量が増加するとともに、硬質相と結合相の結合が弱くなる為に抗折強度が低下してしまう。また、Ｉ１／Ｉ２が０．０５を超えると、過剰のη相析出のため抗折強度が低下してしまう。抗折強度向上という観点から、Ｉ１／Ｉ２は、望ましくは０．００５〜０．０２であることが望ましい。
【００３０】
尚、Ｃｏ３Ｗ３Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークについては、Ｃｕｋα線を用いたＸ線回折測定において、２θ＝４２．５°付近、Ｃｏ６Ｗ６Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークについては２θ＝４３°付近、Ｃｏ２Ｗ４Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピークについては２θ＝４２°付近、Ｃｏ３Ｗ９Ｃの（３０１）のピークについては２θ＝４１°付近に生じる。
【００３１】
そして、本発明では、η相粒子７とその周りを粗大ＷＣ粒子３ａで取り囲んで、実質的に結合相が存在しない粗大粒子群９が複数存在し、該粗大粒子群９間には、粗大ＷＣ粒子３ａよりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子３ｂが存在している。結合相５は、微小ＷＣ粒子３ｂ間に存在している。言い換えれば、微小ＷＣ粒子３ｂが存在している組織中に、η相粒子７とその周りを取り囲む粗大ＷＣ粒子３ａからなる粗大粒子群９が存在することになる。
【００３２】
η相粒子７とその周りを取り囲んでいる複数の粗大ＷＣ粒子３ａは、接合されて一体化しており、また、η相粒子７と粗大ＷＣ粒子３ａの結合は強固であり、あたかも１個の硬質相粒子として機能する。粗大粒子群９中には、実質的に結合相５は存在しておらず、存在するとしてもごくわずかである。
【００３３】
尚、ＷＣ粒子は、粗大ＷＣ粒子３ａと微小ＷＣ粒子３ｂとから構成され、ＷＣ粒子の平均粒径は、これらの粗大ＷＣ粒子３ａと微小ＷＣ粒子３ｂの平均粒径となる。このような平均粒径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の３００００倍の写真を画像解析して求めることができる。尚、３００００倍の１枚のＳＥＭ写真には、通常複数の粗大粒子群９を確認できる。
【００３４】
本発明の超硬合金製小径棒状体を製造するに当たっては、原料として微粒のＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、および粒成長抑制剤としてのＶＣ粉末とＣｒ３Ｃ２粉末、炭素量調整のために、カーボンブラック（Ｃ）を使用する。尚、粒成長抑制剤としては、ＶＣ粉末またはＣｒ３Ｃ２粉末のいずれか一方を用いても良い。ここで、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末は、ＷＣの微粒化とＣｏの均一分散のため、ＷとＣｏの水溶性塩を水に溶かして乾燥し、熱処理して炭化することによって生成したＷＣ−Ｃｏ複合粉末を使用することが望ましい。
【００３５】
また、ＶＣ粉末および／またはＣｒ３Ｃ２粉末については、後述するように粗粒粉と微粒粉の２種類の原料粉末を用いる。ＶＣ粉末とＣｒ３Ｃ２粉末の酸素含有量は０．５質量％以下であることが望ましい。ＷＣ粉末については、平均粒径０．２μｍ未満以下、酸素含有量が０．２質量％以下であることが望ましい。酸素含有量を低下させるには、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末について、例えば炭化処理時の炭化雰囲気を強くすることにより達成できる。酸素含有量については、赤外吸収法により測定できる。
【００３６】
尚、粒成長抑制剤としては、炭化タンタル（ＴａＣ）および／または炭化ニオブ（ＮｂＣ)を用いることもできる。この場合にも、粗粒粉と微粒粉の２種類の原料粉末を用い、酸素含有量が０．５質量％以下であることが望ましい。
【００３７】
上記の粉末を秤量して、アセトンやプロパノールなどの有機溶剤を用いて湿式混合粉砕し、乾燥した後、プレス成形などの公知の成形方法により成形後、焼成し、さらにその後圧力をかけて（ＨＩＰ）焼成する。なお、有機溶剤については、酸素の含有量の少ないアセトンやプロパノールが望ましい。また、有機溶剤を用いての湿式混合粉砕の回数も最小限とし、有機溶剤に浸漬する時間も最小とすることが望ましい。焼成は、焼成炉内を真空度１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒの真空とし１３００〜１３９０℃の範囲で１０分〜２時間焼成し、引き続き、焼成炉内をＡｒ雰囲気で１〜１０ＭＰａの圧力とし、１２９０〜１３８０℃で焼成する。
【００３８】
尚、ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２粉末は、なるべく焼成直前に添加し、有機溶剤を添加して混合粉砕するとしても、ＯＨ基の少ない溶剤を選択し、混合粉砕時間を短くし、しかも、ＶＣとＣｒ３Ｃ２への有機溶剤添加回数を極力減らすことにより、酸素含有量を低減することができる。
【００３９】
このように、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＷＣ粉末の酸素量を低減し、しかも、ＯＨ基の少ない溶剤を選択して湿式混合粉砕するため、焼成前の酸素量が少なくなり、これにより、カーボンブラック（Ｃ）の添加量により、η相量を制御することができる。
【００４０】
また、上記のＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末の酸素含有量が０．５質量％以上である場合には、焼成時に粗大なη相粒子が析出してしまう。これは、ＶＣとＣｒ３Ｃ２はＷＣに比べて酸化されやすいため、焼成中に原料表面に吸着したＯＨなどと反応して表面が酸化され、焼成の最終段階において、ＶＣもしくはＣｒ３Ｃ２粉末表面の酸素が周囲のカーボンまたはＷＣのＣと反応してＣＯとなって抜けてしまうため、周辺のカーボン量が不足となり、大きなη相が形成されると考えられる。
【００４１】
特に、本発明では、ＶＣ粉末および／またはＣｒ３Ｃ２粉末として粗粒粉と微粒粉の２種類の原料粉末を用いる。例えば、ＶＣ粉末として粒径１μｍの粗粒粉を用いた場合には、その粗粒粉には酸素が多く含まれており、成形後には、そのような粗粒なＶＣ粉末の周りに、例えば０．２μｍ程度の微粉であるＷＣ粉末が複数付着した状態であり、焼成中にＶ、Ｃｒが結合相中に固溶し、ＷＣの粒成長を抑制しようとするが、ＶＣ粉末の粗粒粉中の大量の酸素が周囲のカーボンまたはＷＣのＣと反応してＣＯとなって抜け、カーボン量が不足となり、ＷＣのＷ、Ｃが結合相中に固溶し、ＷＣ粉末の焼結を促進して粒成長し、粗大ＷＣ粒子３ａが形成されるとともに、ＶＣ粉末の粗粒粉が存在していた位置に、結合相中のＣｏとＷＣのＷ、Ｃからなるη相粒子７が生成し、粗大粒子群９が形成される。さらに、粗大粒子群９間には、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末の微粒粉による微粒のη相、および、それ程粒成長しなかった、粗大ＷＣ粒子３ａよりも粒径が小さい多数の微小ＷＣ粒子３ｂが存在することになる。
【００４２】
本発明では、ＷＣ粉末を微粒化し、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末等の粒成長抑制剤も微粒化したとしても、上記のように、これらの原料粉末の酸素量を少なくし、しかも、混合粉砕工程回数、時間を減らし、さらには溶剤も酸素量の少ないものを使用することにより、カーボンブラック（Ｃ）の添加量により、η相量を０＜Ｉ１／Ｉ２≦０．０５を満足する量に確実に制御できるとともに、ＷＣの平均粒径を０．２３μｍ以下とでき、しかも、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末として、微粒粉以外に粗粒粉を用いることにより、η相粒子７とその周りを取り囲む粗大ＷＣ粒子３ａからなる粗大粒子群９が複数存在し、該粗大粒子群９間には、粗大ＷＣ粒子３ａよりも粒径が小さい複数の微小ＷＣ粒子３ｂが存在した組織を形成できる。
【００４３】
本発明の切削工具は、上記超硬合金製小径棒状体からなるもので、例えば、小径エンドミル、小径ドリル、小径パンチなど高硬度かつ高強度で、耐折損性が求められる切削工具、特にはミニチュアドリルに好適に用いることができる。特に、その直径が３００μｍ以下、特には２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下の場合には、折損し易くなるため、本発明の超硬合金製小径棒状体を好適に用いることができる。さらに、小径棒状部分（直径が３００μｍ以下）が、長さ１ｍｍ以上の場合に本発明を好適に用いることができる。
【実施例】
【００４４】
水溶性のタングステン原料（タングステン酸アンモニウム）、コバルト原料（硝酸コバルト）を、原料１００ｇに対し水５００ｍｌの比で溶解させ、スプレードライヤにて乾燥させた。得られたスプレードライ粉末１００ｇを、窒素雰囲気中において５００℃で熱分解処理を行い、ＷＯ３−ＣｏＯ複合酸化物粉末を得た。これらの複合酸化物粉末をＣＯ／Ｈ２雰囲気中で７００〜９００℃の温度で浸炭処理を行い、ＷＣ−Ｃｏ複合炭化物粉末（ＷＣ９２質量％、Ｃｏ８質量％）を得た。このＷＣ−Ｃｏ複合炭化物粉末は、ＷＣ粉末の周囲にＣｏが付着した構造であり、ＷＣの平均粒径をＳＥＭ画像の画像解析により求め、表１に記載した。
【００４５】
ＷＣ−Ｃｏ複合炭化物１００質量部と平均粒径０．５μｍと１μｍの２種類のＶＣ粉末をそれぞれ０．１５質量部（合計０．３質量部）、平均粒径１μｍのＣｒ３Ｃ２粉末０．６質量部とを混合し、さらに焼結体のカーボン量を調整するために、混合粉末中の総カーボン量を表１に示す量となるように、微量のカーボンスラリーを添加した後、有機溶剤としてアセトンを加えてボールミル中で湿式混合処理を７２時間行った。なお、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末については、酸素量をそれぞれ、ＷＣ粉末で０．１５質量％、ＶＣ粉末で０．４質量％、Ｃｒ３Ｃ２粉末で０．４５質量％とした。
【００４６】
ボールミルで混合した原料スラリーは、パラフィンワックスを添加してからスプレードライで造粒乾燥し、プレス成形した後、真空焼成し、熱間静水圧処理（ＨＩＰ）を行い、超硬合金焼結体を得た。なお、真空焼成までの昇温速度：５℃／ｍｉｎ、真空焼成条件は時間：１時間、温度：１３５０℃、熱間静水圧処理は温度：１３４０℃、アルゴンガスで６ＭＰａの条件で行った。
【００４７】
得られた焼結体の表面を研磨後、Ｃｕｋα線を用いたＸ線回折測定を行い、η相のピーク高さＩ１とＷＣ（００１）のピーク高さＩ２（２θ＝４８°付近に生じる）の強度比を算出し、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の３００００倍の写真により焼結体中のＷＣ粒径、η相の平均粒径を評価した。評価は、画像解析ソフト（日本ローパー製：ImagePro  Plus）により行った。さらに、ビッカース硬度を加重９．８Ｎの条件で評価し、抗折強度は、スパン２０ｍｍ、３点曲げにて評価した。試料形状を直径２ｍｍ、長さ３０ｍｍの円柱形状とした。
【００４８】
焼結体のある任意の断面の３００００倍の電子顕微鏡写真において、粗大粒子群間に微小ＷＣ粒子が存在する組織を有するか否かについて、確認し、表１に記載した。なお、試料Ｎｏ．３，４，９は参考例である。
【００４９】
さらに、各々の試料先端を直径０．１２０ｍｍ、長さ２．０ｍｍのドリル形状に加工し、次の条件で耐摩耗性と耐折損性の評価を行った。なお、耐摩耗性については、孔位置精度を指標とした。孔位置精度については、４０００箇所を孔空けした時のＸ＋３σの値を指標とし、基板厚み方向への送り速度は３ｍ／ｍｉｎとした。耐折損性については、孔毎に基板厚み方向への送り速度を徐々に上げていったときにドリルが折損する最大送り速度の値を指標とし、表１、２に記載した。加工条件を記載する。
【００５０】
ドリル回転速度  ３００ｋｒｐｍ
送り速度        ２〜２０ｍ／ｍｉｎ
評価基板        日立６７９Ｇ（０．４ｍｍ  ３枚重ね）に、エントリーシート（ＬＥ
８００  １枚）を積層したもの
【表１】
0005393004.tif 000002
【００５１】
【表２】
0005393004.tif 000003
【００５２】
表１、２によれば、試料Ｎｏ．５はＷＣ原料粒径が粗大であるためにＷＣ粒子の平均粒径が大きくなっており、ＶＣ粉末と同程度のＷＣ原料粒径であるため、ＶＣ粉末の周囲にＷＣ粉末が複数付着した状態とすることができず、η相粒子を取り囲むように粗大ＷＣ粒子を存在させ、このような粗大粒子群間に微小ＷＣ粒子を存在させた組織とできず、ビッカース硬度が低く、耐摩耗性が悪いことがわかる。
【００５３】
また、試料Ｎｏ．６は、総カーボン量が少なく、これによりη相比率（Ｉ１／Ｉ２）が０．０８と高くη相が過剰な状態であり、抗折強度が低く、耐折損性が悪いことがわかる。さらに、試料Ｎｏ．１０では添加カーボン量を多く設定しているため、η相が存在しないが、カーボンが過剰すぎるためフリーカーボンの析出が見られ、ビッカース硬度、抗折強度が低く、耐摩耗性、耐折損性が悪いことがわかる。さらに、試料Ｎｏ．１１では、ＷＣ粒子の平均粒径が大きく、ビッカース硬度が低く、耐摩耗性が悪いことがわかる。
【００５４】
これに対して、本発明の試料Ｎｏ．１，２，７，８では、ビッカース硬度が２０３ＭＰａ以上、抗折強度４１４０ＭＰａ以上、耐摩耗性を示す孔位置精度が２１μｍ以下、耐折損性を示す最大送り速度が６．４ｍ／ｍｉｎ以上と優れた特性を示すことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の超硬合金製小径棒状体のＳＥＭ写真である。
【図２】本発明の超硬合金製小径棒状体のＸ線回折パターンである。
【符号の説明】
【００５６】
３：硬質相
３ａ：粗大ＷＣ粒子
３ｂ：微小ＷＣ粒子
５：結合相
７：η相粒子
９：粗大粒子群
【図２】
0005393004.tif 000004
【図１】
0005393004.tif 000005